ҚазҰУ ғалымдары Алматы қаласы топырағының техногендік ластануын ГИС-технологиялар арқылы зерттеуде

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің ғалымдары Алматы қаласының урбандалған аумақтарындағы топырақ жамылғысының қазіргі экологиялық жағдайын бағалауға және техногендік ластану деңгейін анықтауға бағытталған зерттеу жүргізуде. Жоба аясында ауыр металдардың топырақта таралу ерекшеліктерін анықтау, ластанған аумақтарды экологиялық тұрғыдан аудандастыру, заманауи геоақпараттық технологиялар негізінде тақырыптық карталар әзірлеу және топырақтың болашақтағы ластану деңгейін болжауға мүмкіндік беретін математикалық модель жасау көзделген.

Зерттеудің өзектілігі Алматы қаласындағы антропогендік жүктеменің тұрақты өсуімен байланысты. Қазақстандағы ең ірі мегаполис ретінде Алматыда автокөлік қозғалысының қарқындылығы, құрылыс жұмыстары, энергетика, коммуналдық шаруашылық және қалдықтарды басқару сияқты факторлар қоршаған ортаның барлық компоненттеріне әсер етеді. Осы үдерістер нәтижесінде топырақ жамылғысына қоршаған орта үшін қауіпті әртүрлі химиялық қосылыстар, соның ішінде ауыр металдар түсіп, жинақталуы мүмкін.

Қаланың аумағының кеңеюі мен халық санының өсуі топырақ жамылғысына түсетін антропогендік қысымды арттырып отыр. Бұған дейін Алматының топырақ жағдайына қатысты бірқатар зерттеулер жүргізілгенімен, олардың басым бөлігі қаланың бұрынғы аумақтық шекараларын қамтиды. Сондықтан қазіргі шекаралардағы топырақтың экологиялық жағдайы туралы деректерді жаңарту және ластану деңгейінің кеңістіктік таралуын кешенді түрде бағалау маңызды ғылыми және практикалық міндет болып табылады.

Жоба барысында Алматы қаласының негізгі урболандшафттарынан, оның ішінде тұрғын аудандардан, көлік жолдарына жақын аумақтардан, өндірістік және рекреациялық аймақтардан топырақ үлгілері алынады. Ғалымдар топырақтың морфологиялық, физика-химиялық және биологиялық қасиеттерін зерттеп, қорғасын (Pb), кадмий (Cd), мышьяк (As), мырыш (Zn), мыс (Cu), молибден (Mo), кобальт (Co), марганец (Mn) және басқа да элементтердің құрамын анықтайды.

Ауыр металдардың мөлшерін анықтау үшін заманауи аналитикалық әдістер, соның ішінде атомдық-абсорбциялық талдау қолданылады. Бұл тәсіл топырақтағы химиялық элементтердің концентрациясын жоғары дәлдікпен анықтауға және олардың нормативтік көрсеткіштерге сәйкестігін бағалауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар топырақтың биологиялық жағдайын сипаттау үшін топырақ мезофаунасы зерттеліп, олардың түрлік құрамы, саны және таралу ерекшеліктері қарастырылады. Топырақ организмдері қоршаған ортаның өзгерістеріне сезімтал болғандықтан, оларды ластану деңгейін бағалауда биоиндикатор ретінде пайдалануға болады.

Зерттеудің маңызды бағыттарының бірі — Алматы аумағында ауыр металдардың таралу заңдылықтарын анықтау және ластану деңгейі әртүрлі учаскелерді экологиялық аудандастыру. Алынған далалық және зертханалық деректер геоақпараттық жүйелерге енгізіліп, ArcGIS, QGIS және Google Earth Engine платформаларының көмегімен өңделеді. Нәтижесінде жекелеген ауыр металдардың таралу карталары, топырақтың интегралды экологиялық жағдайын көрсететін карталар және қаланың экологиялық аудандастыру картасы әзірленеді.

ГИС-технологияларды қолдану зерттеу нәтижелерін кеңістіктік тұрғыдан талдауға және топырақтың ластану ошақтарын анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар қашықтан зондтау деректері мен спутниктік ақпараттар пайдаланыла отырып, урбандалған аумақтардағы экологиялық өзгерістердің динамикасы бағаланады. Бұл тәсіл жерүсті зерттеулерінің нәтижелерін кеңістіктік деректермен біріктіріп, қаланың экологиялық жағдайын кешенді бағалауға мүмкіндік береді.

Жоба аясында топырақтағы ауыр металдардың таралуын болжауға арналған математикалық модель де әзірленеді. Зерттеу нәтижелері негізінде сызықтық регрессиялық теңдеулер құрастырылып, ауыр металдардың топырақтағы ықтимал концентрациясын болжауға мүмкіндік беретін формулалар жасалады. Мұндай модель қоршаған ортаны қорғау, аумақтарды жоспарлау және қаланың тұрақты дамуына қатысты басқарушылық шешімдер қабылдауда ғылыми негіз бола алады.

Зерттеудің ғылыми жаңалығы Алматы қаласының қазіргі аумақтық шекараларын ескере отырып, топырақ жамылғысының техногендік ластануын кешенді бағалауда жатыр. Бұған дейін жүргізілген зерттеулерді жаңарту негізінде ауыр металдардың таралу деңгейі анықталып, ГИС-технологиялар көмегімен экологиялық аудандастыру жүргізіледі және қаланың урбандалған топырақтары үшін болжамдық математикалық модель әзірленеді.

Жобаның тағы бір ерекшелігі — химиялық талдауды, топырақ биоиндикациясын, статистикалық әдістерді, математикалық модельдеуді, картографияны, ГИС және қашықтан зондтау технологияларын біріктіретін пәнаралық тәсілдің қолданылуы. Бұл топырақтың экологиялық жағдайын тек химиялық көрсеткіштер арқылы ғана емес, сонымен қатар биологиялық және кеңістіктік деректер негізінде бағалауға мүмкіндік береді.

Зерттеу нәтижесінде Алматы қаласының ауыр металдармен ластануын көрсететін цифрлық тақырыптық карталар сериясы, топырақтың экологиялық аудандастыру картасы, техногендік ластануды болжауға арналған математикалық модель және ластанған топырақтарды сауықтыру бойынша ғылыми негізделген ұсынымдар әзірленеді.

Жоба нәтижелері қоршаған ортаның жай-күйін мониторингтеу, қала аумағын экологиялық жоспарлау, жер ресурстарын тиімді пайдалану және ластанған аумақтарды қалпына келтіру шараларын әзірлеу үшін практикалық маңызға ие. Әзірленген картографиялық материалдар экология, қала құрылысы, жер ресурстарын басқару және ғылыми зерттеулер салаларында пайдаланылуы мүмкін.

Зерттеу Алматы қаласының топырақ жамылғысының қазіргі жағдайы туралы жаңартылған ғылыми деректер базасын қалыптастыруға, техногендік ластанудың негізгі заңдылықтарын анықтауға және қаланың экологиялық қауіпсіздігін арттыруға бағытталған ғылыми негізделген шешімдер әзірлеуге мүмкіндік береді. Жоба сонымен қатар топырақтану, экология, география, картография, биология және математикалық модельдеу бағыттарындағы мамандардың пәнаралық ынтымақтастығын дамытуға ықпал етеді.